摘要
该设计为双鸭山市新安矿的采区设计，设计生产能力为0.6Mt/a，服务年限6.38a。采区内有2层可采煤层。采区平均走向长1145m，平均倾斜长675m，煤层平均倾角12°，属缓倾斜煤层。
本采区为集中大巷及石门布置方式，完成工期为27个月，本采区采用综合机械化采煤方法，顶板处理方法为全部跨落法，投产工作面1个，年工作日为330天，采用―三、八‖式工作制，工作面长为150m，每刀进度为0.6m，每日割四刀。
由于本人知识有限，因此，本设计中难免会出现一些问题，请各位老师不吝指正。
关键词: 工业牌号可采储量采煤工艺综合机械化采煤
目录
摘要......................................................... I 目录........................................................ II 前言 (1)
第一章矿井概况 (3)
第一节井田概况 (3)
一、交通位置 (3)
二、地形地貌及水系 (4)
三、气象 (4)
四、地震 (5)
五、主要自然灾害 (5)
六、矿区开采情况 (5)
七、临井与小窑 (5)
八、供电概况 (6)
九、矿区水源 (6)
第二节安全条件 (6)
一、地质特征 (6)
二、地质构造 (7)
三、煤层及煤质 (7)
四、矿井瓦斯等级 (9)
五、水文地质 (9)
第三节矿井生产概况 (10)
一、工程性质 (10)
二、井田开拓开采 (10)
三、提升、排水和压缩空气设备 (12)
四、井上下主要运输设备 (13)
五、地面生产系统 (13)
第二章采区概况及地质特征 (15)
第一节采区概况 (15)
第二节地质特征 (15)
一、地层 (15)
二、含煤建造特征 (17)
三、地质构造特征 (17)
四、煤层与煤质 (18)
五、水文地质 (20)
六、其它开采技术条件 (22)
第三节地质勘探程度评价及存在的问题 (23)
第三章采区开采 (24)
第一节采区境界及储量 (24)
一、采区境界 (24)
二、储量 (24)
三、保护煤柱 (26)
四、采区生产能力的确定 (26)
五、采区设计服务年限 (27)
第二节采区巷道布置 (28)
一、区段划分 (28)
二、采区巷道布置 (29)
三、采区达到设计产量时采面个数及位置 (30)
四、采区上部车场布置 (30)
五、采区煤仓形式、容量及支护 (31)
六、采区准备 (32)
七、采区主要参数 (336)
第三节采煤方法 (36)
一、回采工艺 (366)
二、劳动组织与循环方式 (377)
三、工作面设备选型 (388)
第四节采区生产系统 (399)
一、采区主运设备选型计算 (399)
二、采区辅助运输设备选型计算 (41)
三、一次提升量的计算 (42)
四、钢丝绳的选择 (433)
五、提升机的选择 (444)
六、提升系统 (45)
七、电机的预选 (45)
八、提升系统的变位质量计算 (46)
九、提升系统的运动学 (46)
十、提升系统动力学 (47)
十一、电机容量校验 (48)
十二、提升能力的校验 (49)
十三、计算结果 (50)
十四、采区供水系统 (51)
十五、采区排水系统 (51)
十六、采区压风系统 (52)
第五节采区电力负荷 (53)
第六节井下供配电 (54)
第七节通讯 (56)
第八节监测监控系统 (56)
第九节巷道掘进 (56)
第十节开采顺序 (58)
一、沿井田走向的开采顺序 (59)
二、沿井田倾向的开采顺序 (59)
三、采区接续计划 (60)
第四章通风和安全 (61)
第一节通风 (61)
一、概述 (61)
二、采区通风方式 (61)
三、风量计算与分配 (61)
四、负压及等级孔计算 (63)
五、通风设施、防止漏风和降低阻力措施 (64)
第二节灾害预防及安全装备 (64)
第三节监控监测 (66)
一、概述 (66)
二、监测监控 (66)
三、监测地点的确定 (66)
四、安全监测、监控系统选择 (67)
五、采区监测监控系统运行可靠性分析 (68)
第五章环境保护 (69)
第六章采区主要技术经济指标 (71)
第一节采区经济概算 (71)
第二节采区技术经济指标 (74)
结论 (77)
参考文献 (78)
附录一 (79)
前言
1.编制设计的依据
(1)国家煤矿安全监察局煤安监一字[2002]65号关于印发《煤矿（井工、露天）初步设计安全专篇编制内容》的通知；
(2)《煤矿安全监察条例》
(3)《煤矿建设安全设施设计审批与检查验收暂行办法》（煤安监政字[2001]第14号。
(4)《煤矿安全规程》（2001年版）；
(5)《矿井水文地质规程》〔（84）煤生字550号〕；
(6)《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程》（2000年版）；
(7)《煤炭工业矿井设计规范》（1994年版）；
(8)《矿井通风安全装备标准》（MT5016-1996）；
(9)《矿井防灭火规范》；
2.指导思想
该设计本着‘安全第一，预防为主’的原则为指导思想，依据煤矿安全生产法律，法规，并结合新安煤矿的实际情况以及特点，对矿井建设，生产技术条件等进行全面分析，合理确定该矿的安全技术装备标准，并提出切实可行的安全生产技术措施和安全设施，为矿井的高产高效开采提供可靠的安全保障。
3.设计的主要特点
本次设计根据新安煤矿的地质特征以及赋存条件，及巷道布置方式和该矿的各个系统并结合该矿自身的具体条件，针对常见的矿井灾害设计出切实可行的安全技术措施，以此来保证煤矿的安全生产。
4.安全评价
根据本采区的安全条件，结合采区开拓、开采布置，设计对可能造成矿井安全生产危害的各种因素进行了详细的分析研究，同时在采区通风，供电、提升、运输等方面采取了相应的安全措施，配置了相应的安全设备和设施。尤其对可能造成重大灾害的瓦斯、煤尘，煤层发火、冒顶、水患等均提出了具体有效的防范措施，并贯彻以预防为主，防治结合的方针。在对采区生产几大系统、安全生产装备采取可靠的安全措施后，设计认为在采区投产后，通过严格的安全管理，可以保证采区的安全生产。
5.待解决的主要问题
依据该矿的实际安全条件，要对该矿通风，排水，运输等存在安全隐患的方面提出一系列的安全措施，特别像瓦斯、煤尘、水灾、火灾等灾害提出切实有效的防范措施，使之尽量经济、高效。
第一章矿井概况
第一节井田概况
一、交通位置
新安煤矿位于双鸭山市东南50KM，行政区划隶属于双鸭山市宝山区，地理坐标为：
东经131°33ˊ35″～131°37ˊ20″，
北纬46°28ˊ58″～46°32ˊ29″。
双鸭山矿区铁路专用线贯穿井区，东段接双阳煤矿；西段至双鸭山车站，佳双线可走遍全国各地；公路四通八达，交通便利。详见图（1－1），交通位置图。
图1—1 交通位置图
二、地形地貌及水系
该井田位于双鸭山丘陵区的最南端，丘陵与平原区的相接处，矿井工业广场地面标高+235m。新安煤矿井田的地势东高西洼。洼地面积占三分之二左右。七星河在井田北部汇合，经井田西部流过。
该区历年来最高洪水位238m。最大流最为180m3/s。地下水原始流向与地表河流流向一致。水力坡度2‰左右。年平均降雨量为600㎜左右，雨季集中在6，7，8三个月。
三、气象
本区一般气象指数如下：
极端最低气温：-33.9m
最大冻结深度: 2.38m
最大积雪深度：40cm
平均积雪厚度：14cm
最大降雨量 : 48mm/s
年均降雨量：645.4 mm
最大风速：24m/s
解冻时间：210天
风向：西风（14频率）
四、地震
根据国家地震资料，该区地震烈度在6级以下，没有强烈的地震史。
五、主要自然灾害
依据资料记载该地区没有发生过较大的水、火、地震等自然灾害。
六、矿区开采情况
新安煤矿于1975年8月1日动工兴建，1981年11月26日正式移交投产，1986年达到设计生产能力150Mt/a，投产以来共为国家生产原煤2792.2 Mt（截止2002年末）1989年1月开发二水平（改扩建，设计能力为300 Mt），已于2000年10月1日竣工，现已正式生产。三水平正在紧张建设中。目前一水平煤层开采已基本结束，二水平北部前组3#、9#、17#正投产，为保证矿井稳定生产，三水平应加紧建设，宜尽早投产。
七、临井与小窑
新安煤矿仅东部与双阳煤矿相邻。该矿同本煤矿接壤。新安矿仅浅部4个层进行了开采。
由于新安矿是新开发的矿井，动用煤层只有浅部的四个层，所以小井非常少。目前只有矿服务公司开发的四对小井。即3号层一对，9号层一对，17号层两对，均是开采露头煤，对大井生产没影响。
八、供电概况
矿井电源由水电热力公司新安变电所提供，20MVA主变压器两台，且分段运行，互为备用，电压等级为35/6KV，配出505#、507#、504#、506#至矿地面变电所，从矿变电所配至井下各水平中央变电所，入井电缆13条，其中有两条电缆从地面电缆孔铺设，其余从井筒铺设。
-250中央变电所有7条电源537、539、540、541、624、543、544。
-250中央变电所分四段配出，段与段之间没有联络开关，增大了排水能力，增强了供电可靠性，并且根据需要设置了区域变电所-250北十七层、-250北三九层、-250北二十三层、-250南十七层，而且又设置了多个高压配电点，达到了合理供电，从供电能力上满足了我矿生产原煤300wa所需的电力保证。
九、矿区水源
双鸭山煤田处于小兴安岭山地与松花江下游合江平原之间的丘陵区，新安井田位于丘陵区最南端。井田大部分处于七星河谷区，地下水的静储量，动储量都较大，本区煤系地层上方无隔水层，直接与上覆第四系含水砂层接触。第四系含水层上部由各粒级的砾、沙层组成，含水丰富，煤系地层距地表80～100m范围内风化裂隙发育，此外层间裂隙和构造裂隙也比较发育，为地下水的及时补充提供了通道。经检测，该区水源各项指标符合饮用水标准，井下用水则利用处理过的各种废水这样更保证了水源的可靠和资源的可持续利用。
第二节安全条件
一、地质特征
本煤田地层特征与双鸭山煤田地层特征相一致，区内自下而上有前古生界变质系，上侏罗统石子河组和石头庙子组，下白垩统东山组，以及第三系和第四系地层。
上侏罗统石子河组为本区主要含煤层，不整合于前古生界变质岩系上，地层厚约1100m。共含可采和局部可采煤层23层，平均总厚51.37m，含煤率为 4.7%，主要岩层有砾粗沙岩，中粗沙岩，粗沙，黄色粘土及腐植土所组成。
本区岩浆活动微弱，仅在南部有三个钻孔见有岩脉或岩床侵入煤层系地层，对煤层地质影响较小。
二、地质构造
煤系地层走向呈北北东，南部（20线以南）转为北东，褶皱简单，为一倾向东的单斜构造，倾角25°～35°，一般为30°。沿走向有波状起伏。断裂相当复杂，全区经过此次勘探证实大于30m落差的断层有45条（另有一些未编号未计算在内），断裂纵横全区，几乎所有勘探钻孔均见断层，多者可达5—6个断层。断裂主要为两组，一组近东西向，倾向北，倾角平缓（30°左右）的弧形断裂如F1、F2、F5、F6、F7、F9、F15等，另一些组为南北向或北西乡倾向西或东，倾角60°～70°。后者均为前者所截，多数为正断层；全区只有三条逆断层，即F10、F12、F41。
本井田位于佳依地堑西北端受新华夏系的控制和改造，使该区受水平应力，产生旋转运动，形成以F7号断层相一致的弧行断层，倾角甚缓，如F2、F5、F9、F8、F6、F15等。在弧行断裂之间或弧行断裂两侧，往往出现南北向或北西向的断裂，倾角较陡。
三、煤层及煤质
1.煤层
本区具有工业价值的煤层富集在石头河子组底层之中，共含煤层31层，其中全区可采和局部可采煤23层。全区可采的煤层有9个层，即:3、9、17、21、22-1、23、27-2、30、33煤层。局部不可采的煤层有7个层，即:12、22-2、24-1、25、27-1、28、35-1煤层。局部可采煤层有7层，即：11、24-2、26、31、33-2、34、33-2、34、35-2煤层。23个可采煤层总厚度51.37m，含煤率为4.75%。其中二水平主采层为3、9、17号煤层，其煤层特征表见下：
表1-1 煤层特征表
新安煤矿各煤层的宏观煤岩类型以半亮岩为主，暗淡型其次。有较明显的丝炭薄层。煤的结构复杂。有条带状及线状结构，煤质一般较脆，内生裂隙较发育。显微组分以凝胶化基质为主，其次为镜煤、木炭、木质结构镜煤占80～90%，丝炭化物质也较为常见。由以上部层为多，占3～18%，角质化物质一般不超过1%。
煤层的挥发分为30.67%～43.39%,胶质层厚度变化为0～17㎜.煤种较单一，以气煤为主，其次为弱粘结煤，在气煤大类中又以气煤1-2号为主，肥气煤次之。粘结性指数为0～99。本次报告是按新煤种分类划分的。本区粘结性指数指标化验资料较少，根据生产大量化验资料和少数钻孔的化验资料，与先期化验资料进行对比综合确定。由于温度增加50度，有粘结性指标化验资料的挥发分比先期化验的挥发分数值提高1.5～2。根据这些数据对全区23个煤层煤种进行了划分。本区煤种比较简单。除11号层为1/2ZN，17和21深部及35-1、35-为1/3JM，其余为QM。各煤层煤种的分布具有一定的规律性。垂直变化：上部煤层（3～22-2）挥发分低于37%，胶质层厚度0～10m/m，粘结性指数大于85%，下部煤层（34以下）挥发分低于37%，胶质层为9-11 m/m，粘结性指数也大于85。
各煤层均为低硫（SO.1～0.15）、低磷（Pc一般小雨0.1%），且变化稳定。各煤层灰分较高，多为中高灰分煤层，含量一般为16.34～36.08%，其变化为上部煤层（3～12层）为中高灰分，其灰分平均值21.37～28.49%，中部煤层（17～30）主要为中灰分，灰分平均值为16.43～17.96%。下部煤层(31以下）均为高灰分，灰分平均值大于25。主要用途以民用冶金用煤为主，火电厂做动力用煤次之。
四、矿井瓦斯等级
我矿自投产以来，随着矿井开采范围不断扩大和逐渐延深，瓦斯涌出量随之增大。总的来看，深部比浅部瓦斯含量大，南翼比北翼瓦斯含量大。瓦斯主要赋存在煤体和破碎带裂隙中。
矿井南翼进入二水平后，所揭煤层均达到高沼气工作面（绝对瓦斯涌出量0.4ｍ3 /ｍｉｎ以上）。
1998年第一次鉴定为高沼气矿井，批示为低沼气矿井可按高沼气管理。原因是瓦斯鉴定期间矿井产量不好，月产7.34Ma（计划13.5Ma）。相对瓦斯涌出量大而绝对瓦斯涌出量很小（19.21m3 /min）。
2001年批准为高瓦斯矿井，至2004年鉴定为高瓦斯矿井。
煤尘爆炸指数为53.3～78.5%，有煤尘爆炸危险。
煤层挥发分（V）在30.57～43.39%之间。该矿井煤层皆为自然发火煤层，其中发火期最短的是17层煤，自然发火期为4～18个月。
五、水文地质
1.井田水文地质条件及防治水措施
1）双鸭山煤田处于小兴安岭山地与松花江下游合江平原之间的丘陵区，新安煤矿位于丘陵区最南端。井田大部分处于七星河河谷区，地下水的静储量，动储量都较大。
2）本区地层无完整的隔水层。主要含水层为第四系孔隙含水层和白垩系，侏罗系，前古生界地层风化带含水层。峻德矿属于水文地质条件复杂矿井。主要表现是：q值为0.77～3.94,矿井涌水量1000～2000m3/h。采掘工程受水害威胁，防治水工程量大，难度大，经济技术效果差。
本区经过水文地质勘探，对水文地质条件已经掌握清楚。采取的相应措施是：
①1981年七星河改道西移，移动到开采边界以外。
②东北西三面均有地表排水沟流入七星河。
③地表有一定数量的疏干井，深降强排。
3）本区于1981年补充进行了抽水实验，施工了两个抽水孔，两个抽水观测孔，进行的是两主孔分别单孔抽水，两孔同时干扰抽水实验。根据
上述两种方法所得资料，稳定流K值：34.49M/d～41.9M/d，非稳定流K 值34.76 M/d～34.36 M/d，给水度S=18.7%。水质经数次化验到目前仍基本符合国家饮水标准。水质类型为重碳酸钙钠型。
2.井田水文地质特征，充水因素分析
本区煤系地层上方无隔水层，直接与上覆第四系含水砂层接触。（21′线以南煤系地层上方有第三系地层），煤系地层距地表80～100m范围内风化裂隙发育，此外层间裂隙和构造裂隙也比较发育。上述各种裂隙和断裂为矿井充水的重要通道。上部砂层水经充水通道渗入井下，而砂层水又得到大气降水和河流侧渗补给，补给源充沛。这特征决定了矿井涌水量大。采掘工作受水害威胁，以至于采矿必须疏干第四季砂水层。
目前矿井正常涌水量为1500m3/h，最大涌水量2300 m3/h
第三节矿井生产概况
一、工程性质
本矿井的井型为1.5Mt/a的改扩建矿井。
二、井田开拓开采
1.井田境界
该矿的井田境界，按原矿井设计划分境界。
(1)北部境界：以纬线4150和13勘探线为界。
(2)南部境界：以煤系地层边缘，即上覆第三系地层不整合接触面为界。
(3)西部境界：以35号煤层露头为界。
(4)深部境界：以3号煤层—500等高线为界，走向长5.9公里，小、倾斜长3.6公里，井田面积20平方公里。
2.本矿二水平储量及服务年限
矿井的服务年限按以下公式计算
T=
K
A Z [1]
（1-1）
式中：T---矿井服务年限； Z---矿井可采储量； A---矿井生产能力； K---储量备用系数，为稳妥起见，储量备用系数取1.4。
本矿的本区二水平可采储量12901.5Mt ，设计生产能力为1.5Mt/a ，服务年限为31年。
3.井田开拓方式 矿井开拓方式
立井多水平，分区开拓。
二水平：集中大巷、分区石门 现二水平生产 三水平还未设计 分水平标高为： 二水平：-250m 三水平-500m
本区开拓方式采用立井多水平，分区石门的开拓方式；二水平采用集中大巷，分区石门的开拓方式；具体如下 二水平开拓方式选择
采用底板运输大巷分区石门的开拓方式，底板运输大巷开在本井田煤层群底板。采取单轨双巷道布置，其目的是缩小巷道段面积，加快施工速度；且有利于建井时掘进通风。
图1-2 开拓方式剖面图
4. 采区布置及主要设备
采区采用“采区集中岩石上山，分段集中运输巷道，分段集中回风道，3、9层联合布置方式”。
采区巷道布置有以下特点：
(1)为适应采区生产能力及机械化采煤的需要，在每采区底层底板开三条集中岩石上山;一条运煤，一条铺轨运送矸石及材料、设备，一条专门入风行人。
(2)3、9层采区走向较短，为适应机械化采煤需要及为F8号断层下盘采区使用，采用单翼上山布置。上山布置在采区南部边界。
(3) 3、9层采区分段集中机道、分段集中风道布置在9号层底板岩石中，并以分段运输、回风石门和3、9号层分段机道、分段风道相联系。该采区上下分段同时开采、采用双巷布置。
(4)为适应采区生产能力大的特点，采区集中出煤，每个采区在机道上山下方-250采区石门中设一煤仓，其容量为500t。
主要设备：MLS3-170型采煤机，SGWD-180PB型刮板运输机，ML-722Ⅱ型刮板输送机，BY3A24017/35型单体液压支架，XRB2B80/200型乳化液泵站，WPZ125/5.5型喷雾泵站，KSGZY-550/660型移动变电站。
三、提升、排水和压缩空气设备
1.提升设备
主井：井筒直径5m，装备一对9t单绳箕斗，钢丝绳罐道，玻璃钢梯子间。采用1台2JK－3.5/11.5单绳缠绕落地式提升机，配备台767k2直流电机。担负提煤兼作矿井的安全出口的作用。
副井：井筒净直径6.1m，布置一对1t矿车双层罐笼，井筒装备为钢罐道。玻璃钢梯子间，并铺设有排水管、压风管及消防洒水管路。采用1台2JK-3.5/20E单绳缠绕落地式提升机，配备1台491k2直流电机。担负辅助运输及进风，兼作矿井的安全出口。
2.排水设备
根据矿方提供的矿井涌水资料，该矿井正常涌水量1500m3/h，最大涌水量2300m3/h，本区二水平涌水量最大，采用集中排水系统，即一水平涌水集中到二水平水仓集中排出地面，采区不设水仓，在二水平设一中央水
仓，排水设备选用D450-60 9型水泵8台，4台工作，3台备用，1台检修，铺设两趟排水管路，一趟工作，一趟备用，当达到最大涌水量时，两趟管路都工作。排水管理选用内径为307mm,外径为325mm，公称直径为300mm，壁厚为9mm的无缝钢管，吸水管路选用内径为357mm，外径为377mm，公称直径为350mm，壁厚为10mm，无缝钢管。二水平设一中央水仓，水仓总容积9000 m3。
3.压缩空气设备
空气压缩机一般采用4L-20/8型空气压缩机[2]。
四、井上下主要运输设备
新安矿二水平生产时，在井底车场和主要运输大巷内煤岩物料运送均采用轨道运输，主要运输设备有架线电机车、蓄电池机车、3t固定矿车和3t底卸式矿车及架线整流柜、隔爆充电机等。
在二水平有抚顺产ZK10-9/550架线电机车12台，3t底卸式矿车14排（每排20个），主要用于北大巷291、296、295、中17层和南大巷南17层共计5个装煤站拉煤使用。拉回的排煤车通过二水平井底车场底卸式矿车卸载站进入新井主煤仓，由新井主提箕斗提到地面。在二水平还有常州产ZK10-9/550架线电机车4台，主要用于采掘开场子拉岩石、送料车使用。岩石和花栏车也通过副井或新井罐笼提到地面。在二水平车场牵引变峒室内设有两台GQA600/600架线整流柜。
五、地面生产系统
本矿的煤质主要为气煤1-2号为主还有1/3焦煤，主要用途为炼焦和气化用煤使用，也可做动力用煤。
峻德矿设动力洗煤厂，大块先经人工手选，然后由振动筛选煤。
1.主井生产系统
原煤经主井提升后运至选煤厂，煤面直接进入煤面装煤仓拉至地面存储仓，由选煤厂拉出的大块煤经胶带运输机运至地面成品煤仓。
2.副井生产系统
考虑到运输与调车便采用立井尽头式折返车场，，井下运输用3t底卸式矿车，由ZK10-9/550架线电机车牵引，副井提升用1t矿车双层罐笼提
升。
3.矸石系统
采煤工作面和掘进工作面运出的矸石经区段运输平巷运出，经轨道上山（轨道上山24°，长680m，上山设直径1.6m的绞车）运至井底车场，经副井运至临时矸石山，5a后矸石可做充填塌陷区或综合利用。
第二章采区概况及地质特征
第一节采区概况
1.采区位置及开采范围
七采区下山区位于新安煤田的南部，六采区下山区的西部。上限标高：-500m，下限标高：-700m（南部断层），采区平均走向长1245m，倾向长675m，总平面积840375m2。
2.与邻近采区的关系
七采区下山区的北部为七采区上山区；南部边界为新安煤田南部断层；东部边界为F11断层及六采区下山区；西南部边界为F16断层。七采区上山区、六采区下山区均有采掘作业，其它区域无采掘作业。
3.地形地貌
区内地势平坦，海拔标高+87.70～+92.87m，采区西部有一条南北向的河流，跨越采区。布置钻孔11个，网度500×500。
第二节地质特征
一、地层
从老至新，有元古界，麻山群，中生界下白垩统系，及新生界第三系和第四系。分别介绍如下：见地层表1-1